三相全控整流器的控制系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种三相全控整流器的控制系统和方法。该三相全控整流器的控制系统增加了能量控制计算模块AER，通过能量控制计算模块AER综合考虑了三相全控整流器内部整体的能量平衡关系，通过调节电感和电容中存储的能量分布，使其运行过程中的能量沿一定方式不断逼近目标稳态点，实现快速调节，达到目标稳态后维持能量稳定，实现稳定运行。通过本发明专利技术，解决了现有技术对三相全控整流器的控制未考虑能量平衡关系导致的控制性能差的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及电力电子
，具体而言，设及一种=相全控整流器的控制系统 和方法。
技术介绍
电力电子变换器在生产生活中应用广泛，具有能够使电压或者电流的波形和大小 变换的作用。电力电子变换器的种类很多，比如升压变换器、降压变换器、逆变器、整流器 等。构成上述电力电子变换器主电路的基本电路元件相同，包括电感、电容、电阻W及半导 体开关器件。按照能量分类，电感和电容是储能元件，可W存储能量和交换能量；电阻是耗 能元件，只会消耗能量；半导体开关器件只能改变能量流向，无法储能或者耗能。在电力电 子变换器主电路中存在着能量的分布、流动和平衡关系，利用此关系可W实现对电力电子 变换器主电路中各位置处能量变化的控制。 通常对电力电子变换器的控制主要是针对主电路中的电压或者电流进行控制，对 电压或者电流进行控制只需用到电力电子变换器主电路中的电压和电流信息，而很少会设 及到主电路中的能量信息，即主电路中电感和电容中存储的能量。常规的基于电压或者电 流的控制方法均W单一变量为控制目标，比如W输出电压为控制目标。图1是根据现有技 术的S相全控整流器的控制系统的结构示意图，如图1所示，对电流的控制只是根据电压 的过大或者过小进行调节，忽视了彼此之间的直接能量关系。该种控制方式很难取得良好 控制性能，且暂态过程中容易导致过冲、电压波动大化及过渡时间长等问题。现有技术中有 少数研究尝试采用能量的控制方法，虽然取得了一定的成果，但大都未能给出关于能量的 详细理论分析和说明，或者只是简单的采用电感或者电容的能量进行控制，或者只是利用 能量的概念来得到简化系统的非线性控制方法，并没有考虑电力电子变换器主电路整体的 能量平衡关系。 针对现有技术对=相全控整流器的控制未考虑能量平衡关系导致的控制性能差 的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种=相全控整流器的控制系统和方法，W解决现有 技术对=相全控整流器的控制未考虑能量平衡关系导致的控制性能差的问题。 为了实现上述目的，根据本专利技术的一个方面，提供了一种=相全控整流器的控制 系统。 该=相全控整流器的控制系统包括；第一转换模块，第一转换模块的输入量包括 a相电源瞬时电压、b相电源瞬时电压、a相电感瞬时电流和b相电感瞬时电流，第一转换模 块的输出量包括a轴电感瞬时电流、0轴电感瞬时电流和d轴电源瞬时电压；第二转换模 块，第二转换模块的输入量包括a轴电感瞬时电流和0轴电感瞬时电流，第二转换模块的 输出量包括d轴电感瞬时电流；=相全控整流器；W及能量控制计算模块，能量控制计算模 块的输入量包括=相全控整流器输出电压的目标稳态量、=相全控整流器输出电压、d轴电 源瞬时电压、d轴电感瞬时电流和d轴电感瞬时电流的动态目标量，能量控制计算模块的输 出量包括d轴电感瞬时电流的目标稳态量，用于通过控制d轴电感瞬时电流趋近d轴电感 瞬时电流的目标稳态量，实现=相全控整流器输出电压趋近=相全控整流器输出电压的目 标稳态量。 进一步地，=相全控整流器的控制系统还包括；电流控制计算模块，其中，电流控 制计算模块的电流输入量包括；d轴电感瞬时电流的目标稳态量、d轴电感瞬时电流、q轴电 感瞬时电流W及q轴电感瞬时电流的目标稳态量，电流控制计算模块的电压输出量包括；d 轴电压矢量的目标稳态量和q轴电压矢量的目标稳态量。 进一步地，=相全控整流器的控制系统还包括；第=转换模块，其中，第=转换模 块的输入量包括；d轴电压矢量的目标稳态量、q轴电压矢量的目标稳态量化及电源瞬时电 压相位，第=转换模块的输出量包括；=相全控整流器的a轴电压矢量的目标稳态量和= 相全控整流器的0轴电压矢量的目标稳态量。 进一步地，S相全控整流器的控制系统还包括；空间矢量脉宽调制模块，其中，空 间矢量脉宽调制模块的输入量包括；=相全控整流器的a轴电压矢量的目标稳态量、=相 全控整流器的0轴电压矢量的目标稳态量、a相电感瞬时电流、b相电感瞬时电流W及立相 全控整流器输出电压，空间矢量脉宽调制模块的输出量包括；=相全控整流器a相开关控 制量、=相全控整流器b相开关控制量W及=相全控整流器C相开关控制量。 为了实现上述目的，根据本专利技术的另一方面，提供了一种=相全控整流器的控制 方法。 该=相全控整流器的控制方法包括；采集=相全控整流器的输入电流和输入电 压，其中，；相全控整流器的输入电流包括a相电感瞬时电流和b相电感瞬时电流，S相全 控整流器的输入电压包括a相电源瞬时电压和b相电源瞬时电压；对=相全控整流器的输 入电流和输入电压进行坐标变化和锁相，得到d轴电感瞬时电流；W及通过控制d轴电感瞬 时电流趋近d轴电感瞬时电流的目标稳态量实现=相全控整流器输出电压趋近=相全控 整流器输出电压的目标稳态量。 进一步地，对=相全控整流器的输入电流和输入电压进行坐标变化和锁相包括： 按照W下式对=相全控整流器的输入电流和输入电压进行转换，得到d轴电源瞬时电压、 电源瞬时电压相位、a轴电感瞬时电流W及0轴电感瞬时电流，【主权项】1. 一种三相全控整流器的控制系统，其特征在于，包括： 第一转换模块，所述第一转换模块的输入量包括a相电源瞬时电压、b相电源瞬时电 压、a相电感瞬时电流和b相电感瞬时电流，所述第一转换模块的输出量包括a轴电感瞬 时电流、0轴电感瞬时电流和d轴电源瞬时电压； 第二转换模块，所述第二转换模块的输入量包括所述《轴电感瞬时电流和所述e轴 电感瞬时电流，所述第二转换模块的输出量包括d轴电感瞬时电流； 三相全控整流器；以及 能量控制计算模块，所述能量控制计算模块的输入量包括所述三相全控整流器输出电 压的目标稳态量、所述三相全控整流器输出电压、所述d轴电源瞬时电压、所述d轴电感瞬 时电流和d轴电感瞬时电流的动态目标量，所述能量控制计算模块的输出量包括d轴电感 瞬时电流的目标稳态量，用于通过控制所述d轴电感瞬时电流趋近所述d轴电感瞬时电流 的目标稳态量，实现所述三相全控整流器输出电压趋近所述三相全控整流器输出电压的目 标稳态量当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相全控整流器的控制系统，其特征在于，包括：第一转换模块，所述第一转换模块的输入量包括a相电源瞬时电压、b相电源瞬时电压、a相电感瞬时电流和b相电感瞬时电流，所述第一转换模块的输出量包括α轴电感瞬时电流、β轴电感瞬时电流和d轴电源瞬时电压；第二转换模块，所述第二转换模块的输入量包括所述α轴电感瞬时电流和所述β轴电感瞬时电流，所述第二转换模块的输出量包括d轴电感瞬时电流；三相全控整流器；以及能量控制计算模块，所述能量控制计算模块的输入量包括所述三相全控整流器输出电压的目标稳态量、所述三相全控整流器输出电压、所述d轴电源瞬时电压、所述d轴电感瞬时电流和d轴电感瞬时电流的动态目标量，所述能量控制计算模块的输出量包括d轴电感瞬时电流的目标稳态量，用于通过控制所述d轴电感瞬时电流趋近所述d轴电感瞬时电流的目标稳态量，实现所述三相全控整流器输出电压趋近所述三相全控整流器输出电压的目标稳态量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：葛俊杰，袁立强，贺凡波，冯高辉，赵争鸣，鲁挺，陈凯楠，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网北京市电力公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11